JP2014063372A - Apparatus and method for predicting power generation capacity - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately predict power generation capacity of PV systems.SOLUTION: According to an embodiment of the present invention, a power generation capacity prediction apparatus includes; a weather condition prediction unit which derives a predicted weather condition value for each PV system by predicting weather condition at each PV system installation site from a system coefficient and power generation history data; a weather condition spatial correction unit which obtains a corrected weather condition value for each PV system by correcting the predicted weather condition value in accordance with an installed position of each PV system; a parameter learning unit which updates the system coefficient of each PV system based on the corrected weather condition value and the power generation history data; and a power generation prediction unit which predicts power generation capacity of each PV system based on reference weather data and the system coefficient.

Description

本発明の実施形態は、発電量予測装置およびその方法に関する。   Embodiments described herein relate generally to a power generation amount prediction apparatus and method.

太陽光発電(PV:Photovoltaic)システムは発電設備であり、発電量と電力買取り価格に応じて発電収益が決定する。このとき、PVシステムのライフサイクルを考慮した数十年におよぶ長期的な発電量予測が必要となる。長期的な電力買取り価格が与えられたとき、PVシステムの発電能力と、PVシステムが存在するサイトの気象環境をモデル化できれば、発電量と発電収益の分析を行うことが可能になる。従来、発電実績データからPVシステムの発電能力をモデル化し発電量予測を行う手法が提案されている。   Photovoltaic (PV) system is a power generation facility, and power generation revenue is determined according to the amount of power generation and the purchase price. At this time, it is necessary to make a long-term prediction of power generation over several decades considering the life cycle of the PV system. Given the long-term purchase price of electricity, if the PV system's power generation capacity and the weather environment of the site where the PV system exists can be modeled, it will be possible to analyze the amount of power generation and generation revenue. Conventionally, a method for predicting the amount of power generation by modeling the power generation capacity of a PV system from the power generation result data has been proposed.

D. King, W. Boyson, and J. Kratochvil, Photovoltaic Array Performance Model,SAND2004-3535, Sandia National Laboratories, Albuquerque, NM, December 2004.D. King, W. Boyson, and J. Kratochvil, Photovoltaic Array Performance Model, SAND2004-3535, Sandia National Laboratories, Albuquerque, NM, December 2004.

PVシステムの長期発電見通しについて、発電実績データを用いて分析することが重要となるが、従来手法は、単一PVシステムの発電実績データのみから単純な線形回帰モデルを用いてシステムパラメータの補正を行っていたため、センサ等のノイズや、建物等による影の影響の排除などを行うことが困難だった。そのため、高精度の発電量長期予測を行うことができないという問題点があった。   It is important to analyze the long-term power generation outlook of the PV system using the actual power generation data, but the conventional method uses a simple linear regression model to correct the system parameters only from the actual power generation data of a single PV system. It was difficult to eliminate the effects of noise from sensors and shadows from buildings. For this reason, there has been a problem that it is impossible to perform long-term prediction of power generation with high accuracy.

本発明の一側面は以上の様な問題を解決するためになされたものであり、その目的は、PVシステムの高精度の発電量予測を行うことが可能な発電量予測装置およびその方法を提供することにある。   One aspect of the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a power generation amount prediction apparatus and a method thereof capable of performing highly accurate power generation amount prediction of a PV system. There is to do.

本発明の一態様としての発電量予測装置は、参照気象データ格納部と、発電実績データ格納部と、PVシステム係数格納部と、気象状況推定部と、気象状況空間補正部と、発電予測部と、を備える。   A power generation amount prediction apparatus as one aspect of the present invention includes a reference weather data storage unit, a power generation result data storage unit, a PV system coefficient storage unit, a weather condition estimation unit, a weather condition space correction unit, and a power generation prediction unit And comprising.

前記参照気象データ格納部は、参照気象サイトで収集された気象状況値を含む参照気象データを格納する。   The reference weather data storage unit stores reference weather data including weather situation values collected at a reference weather site.

前記発電実績データ格納部は、前記参照気象サイトと異なる複数のサイトに設置された太陽光発電(PV:Photovoltaic)システムで発電した電力の電流値と電圧値を含む、前記PVシステム毎の発電実績データを格納する。   The power generation result data storage unit includes a current value and a voltage value of power generated by a photovoltaic power generation (PV: Photovoltaic) system installed at a plurality of sites different from the reference weather site. Store the data.

前記PVシステム係数格納部は、前記PVシステムのそれぞれについて、気象状況値から発電量を予測するための係数であるシステム係数を格納する。   The PV system coefficient storage unit stores a system coefficient that is a coefficient for predicting a power generation amount from a weather condition value for each of the PV systems.

前記気象状況推定部は、前記PVシステムのそれぞれについて、前記システム係数と前記発電実績データから前記サイトにおける気象状況を推定することにより、推定気象状況値を得る。   The weather condition estimation unit obtains an estimated weather condition value for each of the PV systems by estimating the weather condition at the site from the system coefficient and the power generation record data.

前記気象状況空間補正部は、前記推定気象状況値を、各前記PVシステムの設置位置に応じて補正処理することにより補正気象状況値を得る。   The weather condition space correction unit obtains a corrected weather condition value by performing a correction process on the estimated weather condition value according to an installation position of each PV system.

前記パラメータ学習部は、前記PVシステム毎に、前記補正気象状況値と前記発電実績データに基づいて、前記システム係数を更新する。   The parameter learning unit updates the system coefficient for each PV system based on the corrected weather condition value and the power generation record data.

前記発電予測部は、前記PVシステム毎に、前記参照気象データと前記システム係数に基づき、発電量予測を行う。   The power generation prediction unit performs power generation amount prediction for each PV system based on the reference weather data and the system coefficient.

本発明の一実施形態に係るPV発電量長期予測装置を備えた全体システムの構成図。The block diagram of the whole system provided with the PV electric power generation long-term prediction apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るPV発電量長期予測装置のブロック図。The block diagram of the PV electric power generation long-term prediction apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るコンピュータシステムの構成図。The block diagram of the computer system which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかる動作のフロー図。The flowchart of the operation | movement concerning one Embodiment of this invention. PVシステム係数の例を示す図。The figure which shows the example of a PV system coefficient. IV特性カーブを示す図。The figure which shows IV characteristic curve. 参照気象データの例を示す図。The figure which shows the example of reference weather data. 発電実績データの表を示す図。The figure which shows the table | surface of power generation performance data. 複数のPVサイトの発電実績データのグラフを示す図。The figure which shows the graph of the electric power generation performance data of several PV site. 日射量(日照値)と気温に関するエリア気象環境係数の例を示す図。The figure which shows the example of the area weather environmental coefficient regarding the amount of solar radiation (sunshine value) and temperature. 太陽位置気象補正係数のマップの例を示す図。The figure which shows the example of the map of a solar position weather correction coefficient. あるPVサイトについて発電量予測結果を示す図。The figure which shows the electric power generation amount prediction result about a certain PV site. 気象状況空間補正を説明するための図。The figure for demonstrating weather condition space correction | amendment. 発電実績データの選択方法の説明図。Explanatory drawing of the selection method of power generation performance data.

本発明の実施の形態は、太陽光発電システム(以下PVシステム)の長期的な発電量の予測装置に関し、特に、稼働開始後の複数のPVシステムの発電実績データと、気象台等の参照気象サイトの長期的な気象データを利用して、PVサイトの気象センサ等のノイズや、建物等によるPVシステムへの影の影響の排除を行い、PVシステムの発電量を長期にわたり精度良く予測する発電量長期予測装置に関する。   Embodiments of the present invention relate to a long-term power generation amount prediction device for a photovoltaic power generation system (hereinafter referred to as a PV system), and in particular, a power generation result data of a plurality of PV systems after starting operation and a reference weather site such as a weather station By using long-term meteorological data, it is possible to eliminate the effects of noise from PV site meteorological sensors and shadows on PV systems caused by buildings, etc. It relates to a long-term prediction device.

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

まず、発電量長期予測の基本的な事柄について説明する。   First, the basic matters of long-term power generation forecast are explained.

サイトiに設置されたPVシステムの発電能力は、システムパラメータθiを用いた性能モデルによって表すことができる。また、サイトiの気象環境は、確率モデルEiによって表すことができる。すると、例えば関数predict(θi, Ei | T〜Te)によって現在時刻Tから時点TeまでのこのPVシステムの発電量の予測を行うことができる。   The power generation capacity of the PV system installed at site i can be represented by a performance model using system parameters θi. The weather environment at site i can be represented by a probability model Ei. Then, for example, the power generation amount of this PV system from the current time T to the time point Te can be predicted by the function predict (θi, Ei | T˜Te).

PVシステムを設計する際には、設置予定のサイトの気象環境モデルEiが得られているわけではない。このため、近隣の気象台などの参照気象サイトの気象データerを用いて、参照気象サイトにおける気象環境モデルErを生成する。そして、標準的なPVシステムの発電能力を表すシステムパラメータθoを用いて、
predict(θo, Er | T〜Te) (1)
によって時間範囲T〜Teの発電量予測を行うことができる。
When designing a PV system, the weather environment model Ei of the site to be installed is not obtained. For this reason, the weather environment model Er at the reference weather site is generated using the weather data er of the reference weather site such as a nearby weather station. And using the system parameter θo representing the power generation capacity of a standard PV system,
predict (θo, Er | T〜Te) (1)
The power generation amount prediction in the time range T to Te can be performed.

実際にサイトiにおいてPVシステムが稼働し始めると、発電実績データdiが得られる。発電実績データdは各時刻tにおけるデータの集合{d(t)}によって表すことが可能である。各時刻のデータは、発電直流電流I(t)、発電直流電圧V(t), 日照値S(t), および, 気温C(t)を合わせたd(t)={I(t), V(t), S(t), C(t)} などによって表すことができる。また、小規模PVサイトなどではd(t)={I(t), V(t)} しか得られない場合もある。収集される時間範囲はサイトによって異なり、現在時刻をTとすると(Ti≦t≦T)の範囲で発電実績データが蓄積される。   When the PV system actually starts operating at site i, power generation result data di is obtained. The power generation result data d can be represented by a set of data {d (t)} at each time t. The data at each time is d (t) = {I (t), where the generated DC current I (t), the generated DC voltage V (t), the sunshine value S (t), and the temperature C (t) are combined. V (t), S (t), C (t)} etc. Moreover, only d (t) = {I (t), V (t)} may be obtained in a small-scale PV site. The collected time range varies depending on the site. If the current time is T, the power generation result data is accumulated in the range of (Ti ≦ t ≦ T).

di(t)={I(t), V(t), S(t), C(t)} からなる発電実績データを用いて、システムパラメータθiを推定し、
predict(θi, Er | T〜Te) (2)
によって発電実績データを反映させた発電量予測を行うことができる。
Estimate system parameter θi using power generation data consisting of di (t) = {I (t), V (t), S (t), C (t)}
predict (θi, Er | T〜Te) (2)
The power generation amount prediction reflecting the power generation result data can be performed.

ただし、このような予測を行う場合には、PVシステムが設置されたサイトの気象センサデータが正しく、かつ、近隣の影などの影響がないという前提が成り立たないと、正確な予測を行うことができないという問題点がある。本発明の実施形態は複数サイトの発電実績データと参照気象データを組み合わせることによって、それらの問題を解決する。   However, when making such a prediction, it is possible to make an accurate prediction if the assumption that the weather sensor data at the site where the PV system is installed is correct and there is no influence of the shadow of the neighborhood is not satisfied. There is a problem that it is not possible. The embodiment of the present invention solves these problems by combining the power generation result data and reference weather data of a plurality of sites.

図1は本発明の一実施形態が想定する太陽光発電システムの発電量長期予測装置のシステム例を示したものである。   FIG. 1 shows a system example of a long-term power generation amount prediction device for a solar power generation system assumed by an embodiment of the present invention.

図1において、参照気象サイト202は気象台などを表し、長期間の気象データ{er(t)}が収集されている。なお、気象データは前提となる気象状況モデルErからのサンプルと考えることができる。通常、参照気象サイトは高台などにあり、影の影響を受けにくい位置にある。また、気象台のセンサ(日射計、温度計等)は通常、PVシステムの気象センサに比べて、高精度である。   In FIG. 1, a reference weather site 202 represents a weather station and the like, and long-term weather data {er (t)} is collected. The weather data can be considered as a sample from the assumed weather condition model Er. Usually, the reference weather site is on a hill or the like and is not easily affected by shadows. Also, meteorological observatory sensors (such as a pyranometer, thermometer, etc.) are usually more accurate than PV system meteorological sensors.

気象対象エリア205には管理対象の複数のPVシステムがそれぞれのサイトに設置されている。図1の対象エリア205にはPVシステム203を含む4つのPVシステムが管理されている。それぞれのPVシステムには発電実績データd, システムパラメータθ、太陽位置気象補正パラメータM, エリア気象環境パラメータEが割り当てられている。各PVシステムのエリア気象環境パラメータは、共通のエリア気象環境パラメータEaを用いてもよい。各パラメータの詳細は後述する。それらのデータやパラメータの蓄積、あるいはパラメータの算出は計算センター204によって行われる。これは、例えばクラウドなどの計算サービス提供設備を表す。本発明の実施形態に関わるPV発電量長期予測装置は、この計算センター204上のプログラムモジュールとして実現することが可能である。   In the weather target area 205, a plurality of PV systems to be managed are installed at each site. In the target area 205 of FIG. 1, four PV systems including the PV system 203 are managed. Each PV system is assigned power generation result data d, system parameter θ, solar position weather correction parameter M, and area weather environment parameter E. The common area weather environment parameter Ea may be used as the area weather environment parameter of each PV system. Details of each parameter will be described later. Accumulation of these data and parameters, or calculation of parameters is performed by the calculation center 204. This represents a calculation service providing facility such as a cloud. The PV power generation long-term prediction device according to the embodiment of the present invention can be realized as a program module on the calculation center 204.

図2は、本発明の実施形態にかかわるPV発電量長期予測装置の一実施の形態を示したブロック図である。図2に示されるように、この発電量予測装置は、参照気象データ格納部301、気象状況空間補正部302、気象状況推定部303、発電実績データ選択部304、太陽位置算出部305、発電実績データ格納部306、パラメータ学習部307、太陽位置気象補正係数格納部308、エリア気象環境係数格納部309、PVシステム係数格納部310、および、発電予測部311、を備えている。   FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of a PV power generation long-term prediction apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the power generation amount prediction apparatus includes a reference weather data storage unit 301, a weather condition space correction unit 302, a weather condition estimation unit 303, a power generation result data selection unit 304, a solar position calculation unit 305, and a power generation result. A data storage unit 306, a parameter learning unit 307, a solar position weather correction coefficient storage unit 308, an area weather environment coefficient storage unit 309, a PV system coefficient storage unit 310, and a power generation prediction unit 311 are provided.

図2の装置の各構成要素は、たとえばプログラムモジュールとして実現することができ、この場合、各プログラムモジュールを含むプログラムを図3に示すコンピュータシステムおいて実行することで機能を実現することができる。このコンピュータシステムには、プログラム命令を実行するCPU101、メモリ等の主記憶装置104、ハードディスク、磁気ディスク装置または光磁気ディスク装置等の外部記憶装置103、ユーザによるデータ入力を行う入力装置105、ユーザにデータ表示を行う表示装置106およびこれらを互いに接続するバス102が備わっている。プログラムは外部記憶装置103に保存されており、CPU101がこのプログラムを主記憶装置104に展開し、展開したプログラムを逐次読み出し実行する。   Each component of the apparatus in FIG. 2 can be realized as, for example, a program module. In this case, the function can be realized by executing a program including each program module in the computer system shown in FIG. The computer system includes a CPU 101 that executes program instructions, a main storage device 104 such as a memory, an external storage device 103 such as a hard disk, a magnetic disk device, or a magneto-optical disk device, an input device 105 that inputs data by a user, A display device 106 for displaying data and a bus 102 for connecting them to each other are provided. The program is stored in the external storage device 103, and the CPU 101 expands the program in the main storage device 104, and sequentially reads and executes the expanded program.

図2におけるPVシステム係数格納部310には、気象状況e(t)={S(t), C(t)}からPVシステムの発電量p(t)={I(t), V(t)}を予測するためのパラメータ(システム係数)が格納される。図5にPVシステム係数の例を示す。図5において、502は気象センサが存在するサイトのためのPVシステム係数、503は気象センサが存在しないサイトのためのPVシステム係数の例をそれぞれ表している。   The PV system coefficient storage unit 310 in FIG. 2 stores the PV system power generation amount p (t) = {I (t), V (t from the weather condition e (t) = {S (t), C (t)}. )} Is stored for predicting parameters (system coefficients). FIG. 5 shows an example of the PV system coefficient. In FIG. 5, 502 represents a PV system coefficient for a site where a weather sensor exists, and 503 represents an example of a PV system coefficient for a site where a weather sensor does not exist.

Iph、I0、α、Rsはダイオードの回路係数、 Ccoef_VおよびCcoef_Iは発電パネルの温度係数である。Iphが発電の起電力、I0は逆方向飽和電流パラメータと呼ばれる特性パラメータ、αは所定の係数、Rsは発電モジュールの直列抵抗である。Iph、I0、α、Rsは学習により決定されることができる。あるいはこれらの一部または全部が、スペックシートの値を用いるなど、事前に与えられても良い。Ccoef_VおよびCcoef_I は、学習により決定されることができる。あるいは、Ccoef_VおよびCcoef_I は、スペックシートの値を用いるなど、事前に与えられてもよい。C0、C1、S0、S1は気象センサ補正係数であり、学習により決定する。パラメータ学習の方法は後述する。 I ph , I 0 , α, and Rs are diode circuit coefficients, and Ccoef_V and Ccoef_I are power generation panel temperature coefficients. I ph is an electromotive force of power generation, I 0 is a characteristic parameter called reverse saturation current parameter, α is a predetermined coefficient, and Rs is a series resistance of the power generation module. I ph , I 0 , α, and Rs can be determined by learning. Alternatively, some or all of these may be given in advance, such as using values in a spec sheet. Ccoef_V and Ccoef_I can be determined by learning. Alternatively, Ccoef_V and Ccoef_I may be given in advance, such as using the values in the spec sheet. C0, C1, S0, and S1 are weather sensor correction coefficients, which are determined by learning. The parameter learning method will be described later.

PVシステム係数502を例に発電量を予測する手順の例を以下に示す。   An example of a procedure for predicting the power generation amount using the PV system coefficient 502 as an example is shown below.

ステップA1) パラメータ(Iph, I0, Rs, α)を用いて、

Figure 2014063372
によって、IVカーブを算出する。これは、準ニュートン法などの反復計算を用いて行うことができる。図6にIVカーブの例601を示す。図6の602はX軸に電圧(V)をY軸に電流(I)をとったIVカーブであり、PVシステムの発電能力を表す。 Step A1) Using parameters (I ph , I 0 , Rs, α)
Figure 2014063372
To calculate the IV curve. This can be done using iterative calculations such as the quasi-Newton method. FIG. 6 shows an example IV curve 601. 602 in FIG. 6 is an IV curve in which the voltage (V) is taken on the X axis and the current (I) is taken on the Y axis, and represents the power generation capacity of the PV system.

ステップA2) IVカーブの最大電力点(Im, Vm)を求める。図6では603が最大電力点に相当する。PVシステムは、発電電力を最大化するため、パワーコンディショナーにより最大電力点制御(MPPT制御)を行うものとする。 Step A2) Obtain the maximum power point (Im, Vm) of the IV curve. In FIG. 6, 603 corresponds to the maximum power point. The PV system shall perform maximum power point control (MPPT control) with a power conditioner in order to maximize the generated power.

ステップA3) 気象センサ値を以下のように補正する。

C’(t) = (C(t) - C0)/C1, S’(t) = (S(t) - S0)/S1 (4)
Step A3) The weather sensor value is corrected as follows.

C '(t) = (C (t)-C0) / C1, S' (t) = (S (t)-S0) / S1 (4)

ステップA4) 以下のように発電量の予測を行う。なお、式(5)および式(6)における「25」は発電モジュールの基準温度を表している。

I*(t) = Im * S’(t) / (1 + Ccoef_I * (C’(t) - 25)) (5)
V*(t) = Vm / (1 + Ccoef_V * (C’(t) -25)) (6)
Step A4) The amount of power generation is predicted as follows. Note that “25” in Equation (5) and Equation (6) represents the reference temperature of the power generation module.

I * (t) = Im * S '(t) / (1 + Ccoef_I * (C' (t)-25)) (5)
V * (t) = Vm / (1 + Ccoef_V * (C '(t) -25)) (6)

上のステップA3は、気象センサ値に問題がある場合を想定した補正処理である。気象センサのいくつかには精度に問題が発生する可能性があるため、このような処理が重要となる。   The upper step A3 is a correction process assuming that there is a problem with the weather sensor value. This is important because some weather sensors can have problems with accuracy.

このような処理を、時刻tを変化させて繰り返し行うことにより、気象状況データe = (e(0), …, e(t), …)が与えられた場合の発電量p = (p(0), …, p(t), …)を予測することが可能となる。また、気象センサが存在しないPVサイトでは、上のステップA3を省略すればよい。   By repeating such processing by changing the time t, the power generation amount p = (p (p ( 0), ..., p (t), ...) can be predicted. Further, at the PV site where no weather sensor exists, the above step A3 may be omitted.

図2における参照気象データ格納部301には、対象エリアの近隣の気象台など、長期間の正確な気象データが格納されている。参照気象データには日照値と気温が含まれている。他の種類の気象状況値が含まれても良い。   The reference weather data storage unit 301 in FIG. 2 stores long-term accurate weather data such as a weather station in the vicinity of the target area. Reference weather data includes sunshine values and temperatures. Other types of weather condition values may be included.

図7は参照気象データの例901であり、902が気温、903が日照値に対応している。一般に気象台などの参照気象サイトにおける気象データは豊富であることが期待できる。図7の例では1980年1月1日からのデータが含まれている。ただし、参照気象サイトのデータは、影などの影響を含めPVサイトが設置された環境とは気象状況に差異があることが考えられる。そのため、PVサイトの気象状況を算出する際は、その差異を考慮した補正が必要となる。その際に、複数サイトの発電実績データを用いることが重要である。   FIG. 7 shows an example 901 of reference weather data, where 902 corresponds to the air temperature and 903 corresponds to the sunshine value. In general, it can be expected that the meteorological data at reference weather sites such as weather stations is abundant. The example in FIG. 7 includes data from January 1, 1980. However, the data on the reference weather site may be different from the environment where the PV site is installed, including the influence of shadows, etc. Therefore, when calculating the weather conditions of PV sites, it is necessary to make corrections that take into account the differences. In that case, it is important to use the power generation result data of a plurality of sites.

図2における発電実績データ格納部306には、対象エリアのPVシステムの発電実績が蓄積される。図8はあるPVサイト(PVシステム)の発電実績データの例1001を表形式で表したものである。発電実績データ格納部306は、図8のような発電実績データを各PVサイトについて格納している。   The power generation record data storage unit 306 in FIG. 2 stores the power generation record of the PV system in the target area. FIG. 8 shows an example 1001 of power generation result data of a certain PV site (PV system) in a tabular form. The power generation result data storage unit 306 stores power generation result data as shown in FIG. 8 for each PV site.

図8において、各行がある時点の発電実績を表しており、時間順にデータが並んでいる。データは、直流電圧、直流電流、日照値、気温、補正後日照値、補正後気温、および、重みというフィールドからなっている。   In FIG. 8, the power generation results at a certain point in each row are shown, and the data are arranged in time order. The data consists of fields of DC voltage, DC current, sunshine value, temperature, corrected sunshine value, corrected air temperature, and weight.

直流電圧フィールドと直流電流フィールドには、発電電力に関する直流電圧と直流電流の値を格納する。直流電圧フィールドと直流電流フィールドの値は、すべてのPVサイトに含まれる必要がある。   In the DC voltage field and the DC current field, values of DC voltage and DC current relating to the generated power are stored. The values of the DC voltage field and DC current field need to be included in all PV sites.

また、気象センサがあるPVサイトでは日照値フィールドや気温フィールドはセンサ値を格納する。気象センサがないPVサイトでは、後に述べる方法(D1〜D4の式)で算出した推定値を格納する。   Also, at PV sites with weather sensors, sensor values are stored in the sunshine value field and temperature field. For PV sites without a weather sensor, the estimated value calculated by the method described later (formulas D1 to D4) is stored.

また、補正後日照値フィールドと補正後気温フィールドは、後に述べる方法で、上記の日照値および気温のフィールドの値を補正した値を格納する。   The corrected sunshine value field and the corrected temperature field store values obtained by correcting the values of the sunshine value and the temperature field as described later.

さらに、重みフィールドは、パラメータ学習の際のデータの重要度を表す重み係数を格納する。値が0の場合は、学習には当該データを用いないことが考えられる。後述するように影の影響が大きいデータ等には、値0が設定される。重み係数は、パラメータ学習の際に格納される。   Furthermore, the weight field stores a weighting coefficient that represents the importance of data at the time of parameter learning. If the value is 0, the data may not be used for learning. As will be described later, a value of 0 is set for data having a large influence of shadow. The weighting coefficient is stored during parameter learning.

図9は複数のPVシステムの発電実績データのうち、日照値と気温をグラフ形式で表したものである。それぞれのPVシステムの稼働開始日の違いによって収集期間が異なることがわかる。   FIG. 9 shows the sunshine value and the temperature in a graph format among the power generation result data of a plurality of PV systems. It can be seen that the collection period varies depending on the start date of each PV system.

図2におけるエリア気象環境係数格納部309には、対象エリア(図1の205参照)の気象確率モデルが蓄積される。すなわち、このモデルから図7または図9に示したような気象状況データeをサンプリングすることが可能である。また、気象確率モデルを導入することにより、後述するように、発電量の確率分布などを求めることが可能になる。   In the area weather environment coefficient storage unit 309 in FIG. 2, a weather probability model of the target area (see 205 in FIG. 1) is accumulated. In other words, weather condition data e as shown in FIG. 7 or FIG. 9 can be sampled from this model. In addition, by introducing a weather probability model, it becomes possible to obtain a probability distribution of the amount of power generation, as will be described later.

図10はエリア気象環境係数の例1201を示している。ここでは、1年365日の各年月の各時刻において、日照値と気温に関する係数が蓄積されている。これらの係数は、正規分布のパラメータを表している。μrは参照気象サイトの平均、σrは参照気象サイトの標準偏差を表す。また、μaは、対象エリアについて、参照気象サイトとの気象状況の差の平均を表す。例えば、1/1の8:00の日照値に関しては(250, 18, 20)という値が蓄積されている。即ち、平均μ、標準偏差σの正規分布をN(μ, σ)と表すとすると、参照気象サイト(気象台等)の該当時刻の日照値の確率分布がN(250, 18)であり、対象エリアはN(250+20, 18) = N(270, 18)の正規分布によって、日照値(日照量)がサンプリングできることを表している。気温についても同様にしてサンプリングできる。図10の例は、1時間毎に正規分布で日照を表したが、1日ごとや3時間毎などでもよい。また、正規分布以外の分布を仮定してもよい。μr、σr、μaの算出方法は後述する。   FIG. 10 shows an example 1201 of the area weather environment coefficient. Here, at each time of the year and month of 365, one day, the coefficient relating to the sunshine value and the temperature is accumulated. These coefficients represent normal distribution parameters. μr represents the average of the reference weather site, and σr represents the standard deviation of the reference weather site. Further, μa represents the average of the difference in weather conditions from the reference weather site for the target area. For example, the value of (250, 18, 20) is accumulated for the sunshine value at 8:00 on 1/1. That is, if the normal distribution of mean μ and standard deviation σ is expressed as N (μ, σ), the probability distribution of the sunshine value at the relevant time at the reference weather site (meteorological station etc.) is N (250, 18) The area represents that the sunshine value (sunshine amount) can be sampled by a normal distribution of N (250 + 20, 18) = N (270, 18). The temperature can be sampled in the same way. In the example of FIG. 10, sunshine is expressed in a normal distribution every hour, but may be every day or every 3 hours. A distribution other than the normal distribution may be assumed. A method for calculating μr, σr, and μa will be described later.

対象エリアの気象状況は、基本的にこのようなエリア気象環境パラメータによって表現される確率モデルによって表される。ただし、各PVサイトの個別の気象環境は対象エリア内ですべて等しいという仮定は都市部などでは成り立たない可能性がある。その原因として挙げられるのが周辺物の影の影響である。周囲の影によってPVシステムに到達する日照量が減少するためである。また影によってPVサイトの気温が低下する。周辺物の影などの影響は一時的なものではないので、発電量の長期予測には反映しなければならない。   The weather condition of the target area is basically represented by a probability model expressed by such area weather environment parameters. However, the assumption that the individual weather environment of each PV site is all equal within the target area may not hold in urban areas. The reason for this is the influence of shadows from surrounding objects. This is because the amount of sunlight reaching the PV system is reduced by the surrounding shadow. Shadows also lower the PV site temperature. The effects of surrounding shadows are not temporary and must be reflected in the long-term forecast of power generation.

本発明の実施形態では、個々のPVサイトの気象状況への影響に関しては、周辺物の日照値と気温のみを考慮する。すると、太陽位置毎に影響をモデル化すればよいと考えられる。   In the embodiment of the present invention, only the sunshine value and the temperature of the surrounding objects are considered with respect to the influence on the weather condition of each PV site. Then, it is considered that the influence should be modeled for each solar position.

図2における太陽位置気象補正係数格納部308には、PVサイト毎に、太陽の方位および高度毎にグリッドで区切られた範囲毎に補正パラメータ(補正係数)が蓄積される。   In the solar position meteorological correction coefficient storage unit 308 in FIG. 2, correction parameters (correction coefficients) are accumulated for each PV site for each range divided by a grid for each solar azimuth and altitude.

図11は太陽位置気象補正係数の例701を示している。太陽の方位、高度毎にグリッドで区切られた範囲に、各グリッドに0〜1の係数が設定されたマップが示されている。ここで、一番右上のグリッドには、日照に関する係数0.3と、温度に関する係数0.95が格納されている。 他のグリッドにもそれぞれ日照に関する係数と温度に関する係数が格納されている。係数の値は後述する推定方法によって決定されたものである。なお、太陽の位置は、日時に応じて決まることから、日時に応じて0〜1の係数を設定したマップを用意し、このマップを用いることも可能である。   FIG. 11 shows an example 701 of the solar position weather correction coefficient. A map in which a coefficient of 0 to 1 is set for each grid is shown in the range divided by the grid for each direction and altitude of the sun. Here, a coefficient 0.3 regarding sunlight and a coefficient 0.95 regarding temperature are stored in the upper right grid. Each of the other grids stores a coefficient relating to sunlight and a coefficient relating to temperature. The coefficient value is determined by an estimation method described later. Since the position of the sun is determined according to the date and time, a map in which a coefficient of 0 to 1 is set according to the date and time can be prepared and used.

ここで、時刻tにおける対象エリアの日照値に関して、エリア気象環境係数を{μr(t), σr(t), μa(t)}で表すとする。また、太陽の位置φを用いて、対象サイトの太陽位置日照補正係数をM(φ)で表するとする。このとき、この太陽位置気象補正係数を用いて、以下のように日照値をサンプリングできる。気温についても同様にしてサンプリングすることができる。   Here, regarding the sunshine value of the target area at time t, the area weather environment coefficient is represented by {μr (t), σr (t), μa (t)}. Further, it is assumed that the solar position sunshine correction coefficient of the target site is represented by M (φ) using the sun position φ. At this time, the sunlight value can be sampled as follows using this solar position weather correction coefficient. The temperature can be similarly sampled.

ステップB1) e’(t) 〜 N(μr(t) +μa(t), σr(t)) によってe’(t)をサンプリングする。つまり、N(μr(t) +μa(t), σr(t))の正規分布からデータをサンプリングする。 Step B1) e ′ (t) is sampled by e ′ (t) to N (μr (t) + μa (t), σr (t)). That is, data is sampled from a normal distribution of N (μr (t) + μa (t), σr (t)).

ステップB2) φ = sun_dir(t) によってφを算出する。ただし、sun_dir(t)は対象サイトの時刻tにおける太陽位置を算出する関数。 Step B2) Calculate φ by φ = sun_dir (t). However, sun_dir (t) is a function for calculating the sun position at time t of the target site.

ステップB3) e(t) = M(φ) * e’(t) によってe’(t)を補正する。 Step B3) e ′ (t) is corrected by e (t) = M (φ) * e ′ (t).

このような処理を日照値と気温に関して行うことにより、周辺物の影の影響を考慮したランダムな気象データのサンプルを得ることができる。すると、それらのサンプルのそれぞれに対して、前述したステップA1)〜A4)の処理を行うことにより、各サンプルにおける発電量の予測結果を得ることができる。
図2における発電予測部311では、そのような予測結果を用いて長期的発電予測を行う。図12は、あるPVサイトについての発電量予測結果の例1401を示す。この例では6年間の発電量の予測を行っている。
By performing such processing on the sunshine value and the temperature, it is possible to obtain a random sample of weather data in consideration of the influence of the shadow of the surrounding object. Then, the prediction result of the electric power generation amount in each sample can be obtained by performing the processing of steps A1) to A4) described above for each of the samples.
The power generation prediction unit 311 in FIG. 2 performs long-term power generation prediction using such a prediction result. FIG. 12 shows an example 1401 of the power generation amount prediction result for a certain PV site. In this example, the power generation amount for 6 years is predicted.

図12において1402は単年度の発電量を、1403は累積発電量を表している。中心の実線が中心点(平均)、点線が95%信頼区間を表している。なお、図12のグラフで累積発電量が単年度発電量よりも下から開始しているが、これはそれぞれの縦軸のスケールが異なっているためである。   In FIG. 12, 1402 represents the power generation amount for a single year, and 1403 represents the cumulative power generation amount. The center solid line represents the center point (average), and the dotted line represents the 95% confidence interval. In the graph of FIG. 12, the accumulated power generation starts from below the single-year power generation because the scales of the vertical axes are different.

このような発電量の区間推定は、複数のサンプルを用いることにより可能である。すなわち、対象エリアの気象環境モデルから気象状況(日照値、温度)を同一時刻について複数回サンプリングして複数のサンプルを取得し、当該サンプルを太陽位置に応じて補正し、補正後のサンプルから式(1)を用いてIVカーブを算出し、最大電力点を求め、式(5)および式(6)によって発電量を予測する、といった処理を繰り返すことで、同一時刻について複数の発電サンプルを生成する。これらの発電サンプルから平均および信頼区間を求める。   Such section estimation of the power generation amount is possible by using a plurality of samples. That is, weather conditions (sunshine value, temperature) are sampled multiple times at the same time from the weather environment model of the target area to obtain multiple samples, the samples are corrected according to the sun position, and the formula from the corrected sample Generate multiple power generation samples for the same time by repeating the process of calculating the IV curve using (1), finding the maximum power point, and predicting the power generation amount using Equation (5) and Equation (6) To do. Average and confidence intervals are determined from these power generation samples.

なお、図2における太陽位置算出部305は、時刻tに応じて太陽位置を算出する機能を有する。発電予測部311は、太陽位置算出部305を用いて、時刻tに応じた太陽位置を算出する。すなわち、上述したステップB2を実行する。   Note that the sun position calculation unit 305 in FIG. 2 has a function of calculating the sun position according to time t. The power generation prediction unit 311 uses the sun position calculation unit 305 to calculate the sun position according to time t. That is, step B2 described above is executed.

これらの発電量予測処理は、PVサイトiのシステムパラメータθiと、PVサイトiの気象モデルEiを用いて、

predict(θi, Ei | T〜Te) (7)
という予測を行っていることに相当する。すなわち、時刻Tから時刻Teまで、PVサイトiのシステムパラメータθiと、PVサイトiの気象モデルEiに基づき、PVサイトiの発電量を予測する。サイトi固有のモデルを用いることにより、上述した式(1)および式(2)と比較して、高精度の予測が可能になる。ただし、式(2)を用いた予測も、式(1)に比べて高精度の予測が可能であり、本実施形態の予測に含まれる。
These power generation amount prediction processes use the system parameter θi of PV site i and the weather model Ei of PV site i,

predict (θi, Ei | T〜Te) (7)
This is equivalent to making a prediction. That is, from time T to time Te, the power generation amount of the PV site i is predicted based on the system parameter θi of the PV site i and the weather model Ei of the PV site i. By using the model unique to the site i, it is possible to perform prediction with higher accuracy than the above-described equations (1) and (2). However, the prediction using Expression (2) can be predicted with higher accuracy than Expression (1), and is included in the prediction of this embodiment.

これまで述べてきたように、太陽位置気象補正係数308、エリア気象環境係数309、および、PVシステム係数310を利用して、高精度の発電予測を行うことが可能である。   As described above, it is possible to perform power generation prediction with high accuracy by using the solar position weather correction coefficient 308, the area weather environment coefficient 309, and the PV system coefficient 310.

これらの係数は図2における発電実績データ格納部306のデータを用いて、パラメータ学習部307において学習を行うことで決定できる。ただし、そのためには、PVサイトで収集された発電実績データ(直流電流、直流電圧、気象センサがある場合はセンサ値)に、パラメータ学習のために必要な各種データを追加しなければならない。特に必要なのが各PVサイトの各時点の気象状況(日照値、気温)の正確な推定値である。   These coefficients can be determined by performing learning in the parameter learning unit 307 using the data in the power generation result data storage unit 306 in FIG. However, for that purpose, various data necessary for parameter learning must be added to the actual power generation data collected at the PV site (DC current, DC voltage, sensor value if there is a weather sensor). What is particularly needed is an accurate estimate of the weather conditions (sunshine value, temperature) at each point in time for each PV site.

図2における気象状況推定部303では、発電実績データとPVシステム係数を用いてPVサイト毎に気象状況の推定を行う。PVサイトには気象センサが設置されている場合と、設置されていない場合があるので、それぞれの場合について、推定方法の例を述べる。   The weather condition estimation unit 303 in FIG. 2 estimates the weather condition for each PV site using the power generation result data and the PV system coefficient. There are cases where meteorological sensors are installed and not installed at PV sites. Examples of estimation methods are described for each case.

<気象センサが設置されている場合>

C1) C^(t) = (C(t) - C0)/C1
C2) S^(t) = (S(t) - S0)/S1

によって、気温の推定値C^(t)と、日照の推定値S^(t)を推定することが可能である。
<When a weather sensor is installed>

C1) C ^ (t) = (C (t)-C0) / C1
C2) S ^ (t) = (S (t)-S0) / S1

Thus, it is possible to estimate the estimated temperature C ^ (t) and the estimated sunshine S ^ (t).

<気象センサが設置されていない場合>

D1) パラメータ(Iph, I0, Rs, α)を用いてIVカーブ(上述した式(3))を算出する。
D2) IVカーブの最大電力点(Im, Vm)を求める。
D3) C^(t) = (Vm/V(t) - 1)/Ccoef_V + 25
D4) S^(t) = (I(t)/Im)*(1 + Ccoef_I * (C^(t) - 25))

によって、気温の推定値C^(t)と、日照の推定値S^(t)を推定することが可能である。
<When no weather sensor is installed>

D1) Using the parameters (I ph , I 0 , Rs, α), calculate the IV curve (the above formula (3)).
D2) Find the maximum power point (Im, Vm) of the IV curve.
D3) C ^ (t) = (Vm / V (t)-1) / Ccoef_V + 25
D4) S ^ (t) = (I (t) / Im) * (1 + Ccoef_I * (C ^ (t)-25))

Thus, it is possible to estimate the estimated temperature C ^ (t) and the estimated sunshine S ^ (t).

このように複数のPVサイトで、それぞれの気象状況を推定することが可能になる。これらの推定結果は、発電実績データの該当フィールド(図8の「日照」および「気温」のフィールド)に格納される。なおPVサイトに気象センサが存在する場合は、当該フィールドには当初センサ値が格納されるが、このセンサ値が上記推定値により上書きされてもよい。あるいは図8に図示しない別のフィールドを追加して、そこに推定値を格納してもよい。   In this way, it is possible to estimate the weather conditions at multiple PV sites. These estimation results are stored in the corresponding fields of the power generation performance data ("sunshine" and "temperature" fields in FIG. 8). When a weather sensor exists at the PV site, the initial sensor value is stored in the field, but this sensor value may be overwritten by the estimated value. Alternatively, another field (not shown in FIG. 8) may be added to store the estimated value therein.

図2における気象状況空間補正部302では、気象状況推定部303により推定された気象状況データ(日照値、気温)をサイトの位置情報を用いて空間的に配置し、空間補正処理によって真の値を推定する。ここで、互いに十分近い位置にあるサイトにおける気象状況は、局所的な影等の影響を排除すれば十分近いという仮定を置き、真の値を推定する。   The weather condition space correction unit 302 in FIG. 2 spatially arranges the weather condition data (sunshine value and temperature) estimated by the weather condition estimation unit 303 using the site position information, and the true value is obtained by the space correction process. Is estimated. Here, it is assumed that the weather conditions at sites that are sufficiently close to each other are sufficiently close if the influence of local shadows or the like is excluded, and the true value is estimated.

図13は気象状況空間補正の例801を示している。図における各数値は、各PVサイトの気象状況値(日照値または気温)を表す。この例では、単純な空間平均によって補正処理が行われている。そのほかの空間補正処理としては、空間移動平均や空間メジアン、マルコフ確率場によるスムージングなどが適用できる。単純な空間平均では各PVサイトの補正値は同じとなるが、空間移動平均等のその他の方法では、当然ながらPVサイトごとに異なる補正値となり得る。   FIG. 13 shows an example 801 of weather condition space correction. Each numerical value in the figure represents the weather condition value (sunshine value or temperature) of each PV site. In this example, correction processing is performed by a simple spatial average. As other spatial correction processing, spatial moving average, spatial median, smoothing by Markov random field, etc. can be applied. In a simple spatial average, the correction value of each PV site is the same. However, in other methods such as a spatial moving average, it is a matter of course that the correction value may differ for each PV site.

気象センサがない場合や、気象センサのノイズなどの影響で各PVサイトの気象状況推定値のみでは気象状況の推定が不正確になる場合がある。そこで、このような空間補正処理を行うことにより、センサノイズの悪影響を排除した高精度の気象状況推定が可能になる。これらの補正された気象状況推定値は、発電実績データの該当フィールド(図8の「補正後日照」および「補正後気温」のフィールド)に格納される。   When there is no weather sensor, or due to the influence of the noise of the weather sensor, the estimation of the weather condition may be inaccurate only by the weather condition estimation value of each PV site. Thus, by performing such a spatial correction process, it is possible to estimate the weather condition with high accuracy while eliminating the adverse effects of sensor noise. These corrected weather condition estimated values are stored in the corresponding fields (fields of “corrected sunshine” and “corrected air temperature” in FIG. 8) of the power generation result data.

上で述べた空間補正は、気象状況の空間的な連続性を仮定している。しかし、場合によってはあるサイトの気象状況は、局所的な影等の影響で他より大きく外れてしまう可能性がある。そのような外れ値を用いてパラメータ推定を行うと悪影響があるため、パラメータ推定(システム係数やエリア気象環境係数等の推定)に用いるデータを選択する必要がある。選択の際には局所的な気象環境の影響のみを考慮するために、太陽位置気象補正係数を用いて行うことになる。   The spatial correction described above assumes the spatial continuity of weather conditions. However, in some cases, the weather conditions at one site may deviate significantly from others due to local shadows and the like. Since parameter estimation using such outliers has an adverse effect, it is necessary to select data used for parameter estimation (estimation of system coefficients, area weather environment coefficients, etc.). In order to consider only the influence of the local weather environment, the solar position weather correction factor is used for selection.

図2における発電実績データ選択部304では、太陽位置算出部305によって算出された太陽位置を用いて、太陽位置気象補正係数の値が1に近いほどデータの重要度を上げるように重み係数を算出する。たとえば太陽位置気象補正係数の値が閾値以上のデータは重み係数を1、閾値未満のデータは重み係数を0に設定する。   The power generation result data selection unit 304 in FIG. 2 uses the solar position calculated by the solar position calculation unit 305 to calculate the weight coefficient so that the importance of the data increases as the value of the solar position weather correction coefficient is closer to 1. To do. For example, the weight coefficient is set to 1 for data whose solar position weather correction coefficient is equal to or greater than the threshold, and the weight coefficient is set to 0 for data less than the threshold.

図14は発電実績データの選択方法の例1301を示す。太陽位置気象補正係数M(φ)の値に応じて、太陽の位置が1303の範囲のデータ(すなわち日時が1303の範囲のデータ)は重み係数を0に、太陽の位置が1302の範囲のデータ(すなわち日時が1302の範囲のデータ)は重み係数を1に設定している。このような方法で設定された重み係数は、発電実績データの該当フィールド(図8の「重み」フィールド)に格納される。   FIG. 14 shows an example 1301 of the method for selecting the power generation result data. Depending on the value of the solar position meteorological correction coefficient M (φ), the data in the range of the sun position 1303 (that is, the data in the date and time range of 1303) is 0 and the data in the range of the sun position 1302 (That is, data in a date and time range of 1302) has the weighting factor set to 1. The weighting coefficient set by such a method is stored in a corresponding field (“weight” field in FIG. 8) of the power generation result data.

図2におけるパラメータ学習部307では、発電実績データ格納部306に格納された発電実績データを用いてPVサイト毎にパラメータの学習を行う。パラメータ学習部では太陽位置日照補正係数M(φ)、エリア気象環境係数Ea(μr, σr、μa)、および、PVシステム係数θを決定する。   The parameter learning unit 307 in FIG. 2 learns parameters for each PV site using the power generation result data stored in the power generation result data storage unit 306. The parameter learning unit determines the solar position sunshine correction coefficient M (φ), the area weather environment coefficient Ea (μr, σr, μa), and the PV system coefficient θ.

[太陽位置日照補正係数の学習]
まず太陽位置日照補正係数の学習では、例えば、空間補正後の気象状況値を真の値と見なし、当該空間補正後の気象状況値と、空間補正前の推定値(式C1,C2、式D1〜D4等によりローカルに推定された気象状況値)との差が最小になるようにパラメータを決定することができる。たとえば、時刻tの太陽位置がφ(t)、日照推定値S^(t) = 2.0, 補正後の推定値S*(t)=12.6の場合、

M(φ(t)) = 2/12.6 ≒ 0.16 (8)
などとパラメータを決定する。実際にはより多くのデータ(たとえば各年月日の同一時刻のデータ)が得られるので、(8)式により得られる値の平均処理によって値を決定すればよい。また、データ数が少ない場合などには、ベイズ推定などをもちいてもよい。
[Learning Solar Position Sunlight Correction Factor]
First, in learning the solar position sunshine correction coefficient, for example, the weather condition value after spatial correction is regarded as a true value, and the weather condition value after spatial correction and the estimated value before spatial correction (formula C1, C2, formula D1 The parameter can be determined so that the difference from the weather condition value locally estimated by D4 etc. is minimized. For example, if the sun position at time t is φ (t), the estimated sunshine value S ^ (t) = 2.0, and the corrected estimated value S * (t) = 12.6,

M (φ (t)) = 2 / 12.6 ≒ 0.16 (8)
Etc. and determine the parameters. Actually, more data (for example, data at the same time on each year, month, day) can be obtained, and the value may be determined by averaging the values obtained from the equation (8). Further, when the number of data is small, Bayesian estimation or the like may be used.

[PVシステム係数θの学習]
次に、PVシステム係数θの学習では、気象センサ補正係数(式(4)で用いるS0, S1, C0, C1)と、IVカーブパラメータの決定を行う。
[Learn PV system coefficient θ]
Next, in learning of the PV system coefficient θ, the meteorological sensor correction coefficients (S0, S1, C0, C1 used in Equation (4)) and IV curve parameters are determined.

IVカーブパラメータの学習では、空間補正後の気象推定値(S*(t)やC*(t))のもとで、最大電力点が(I(t), V(t))となるように、パラメータ(Iph, I0, Rs, α)を決定すればよい。決定方法としては、最小二乗関数を準ニュートン法や山登り法などで最小化すればよい。また、(Iph, I0, α)についてはPVパネルのスペックシートのものをそのまま利用し、Rsだけを学習することも可能である。なお、Ccoef_I、Ccoef_Vは事前に与えられているとする。 In the IV curve parameter learning, the maximum power point is (I (t), V (t)) based on the spatially corrected weather estimates (S * (t) and C * (t)). Then, the parameters (I ph , I 0 , Rs, α) may be determined. As a determination method, the least square function may be minimized by a quasi-Newton method, a hill climbing method, or the like. As for (I ph , I 0 , α), it is also possible to learn only Rs using the PV panel spec sheet as it is. Note that Ccoef_I and Ccoef_V are given in advance.

代替的に、予測電流I*(t)および予測電圧V*(t)(式(5)および式(6)参照)が、(I(t), V(t))となるように、最小二乗関数を準ニュートン法や山登り法などで最小化するように、パラメータ(Iph, I0, Rs, α、Ccoef_I、Ccoef_V)を決定してもよい。一部のパラメータを、スペックシートのものをそのまま利用してもよい。 Alternatively, the predicted current I * (t) and the predicted voltage V * (t) (see Equation (5) and Equation (6)) are (I (t), V (t)) so that the minimum The parameters (I ph , I 0 , Rs, α, Ccoef_I, Ccoef_V) may be determined so that the square function is minimized by a quasi-Newton method or a hill-climbing method. Some parameters may be used as they are in the spec sheet.

気象センサ補正係数の学習に関しては、センサ値(S(t), C(t))を、式(4)で変換した値が、(S*(t), C*(t))に最も近くなるように、最小二乗法によって(S0, S1, C0, C1)を決定すればよい。 Regarding learning of the weather sensor correction factor, the value obtained by converting the sensor value (S (t), C (t)) using equation (4) is closest to (S * (t), C * (t)) (S0, S1, C0, C1) may be determined by the least square method.

[エリア気象環境係数の学習]
最後に、エリア気象環境係数の学習では、時刻tの気象データを複数年度分集めたものから確率分布を推定することで、パラメータを求めることが可能である。その際に、データのばらつきについては、参照気象サイトの豊富なデータから推定するとよい。
[Learning area weather environment coefficient]
Finally, in learning of area weather environment coefficients, it is possible to obtain parameters by estimating a probability distribution from a collection of weather data at time t for a plurality of years. At that time, the variation of the data may be estimated from abundant data of the reference weather site.

例えば、参照気象サイトのt=(1/1 8:00)の日照量を複数年度分集め、それらのデータから確率分布を推定することでEr(1/1 8:00)=N(μr, σr)を求めることが可能である。そして、同時刻の参照気象サイトと対象エリアの日照平均の差μaについては、

Figure 2014063372
を時刻tにおいてデータが収集されている当該エリアのPVサイトの個数N(t)で除算することによって求めることが可能である。ここでSr(t)は参照気象サイトの日照値、S^i(t)は各PVサイトでの日照推定値である。あるいは、複数年度分の時刻tのデータが存在する場合は、 (9)式のNによる除算値の確率分布を推定し、その確率分布の平均をμaとしてもよい。気温についても同様にしてパラメータを求めることが可能である。 For example, by collecting the amount of sunshine at t = (1/1 8:00) for the reference weather site for multiple years and estimating the probability distribution from those data, Er (1/1 8:00) = N (μr, σr) can be obtained. And for the difference in sunshine average μa between the reference weather site and the target area at the same time,
Figure 2014063372
Can be obtained by dividing by the number N (t) of PV sites in the area where data is collected at time t. Here, Sr (t) is the sunshine value at the reference weather site, and S ^ i (t) is the estimated sunshine value at each PV site. Alternatively, when there are data at time t for a plurality of years, the probability distribution of the division value by N in equation (9) may be estimated, and the average of the probability distribution may be μa. The parameter can be obtained in the same manner for the temperature.

なお、これらのパラメータ決定の際には、学習データの重要度に差をつけることが有効である。その際には発電実績データ選択部304によって計算された重み係数に従ってデータに重みを付けることで、異常値を排除した正確なパラメータ推定が可能になる。たとえば重みが0のデータは用いないでパラメータ推定を行う。   In determining these parameters, it is effective to make a difference in the importance of learning data. At that time, by weighting the data according to the weighting coefficient calculated by the power generation result data selection unit 304, it is possible to perform accurate parameter estimation that excludes abnormal values. For example, parameter estimation is performed without using data having a weight of zero.

図4は、本発明の実施形態にかかわるPV発電量長期予測方式の一実施の形態を示したフロー図である。なお、学習する各種パラメータ(係数)は最初、必要に応じて、スペックシートの値など、初期値が設定されている。   FIG. 4 is a flowchart showing an embodiment of the PV power generation long-term prediction system according to the embodiment of the present invention. Note that various parameters (coefficients) to be learned are initially set with initial values such as spec sheet values as needed.

発電量長期予測プロセスが開始すると、ステップ401において、参照気象データ、および、発電実績データが、参照気象データ格納部301および発電実績データ格納部306からメモリ上に読み込まれる。   When the power generation long-term prediction process starts, in step 401, the reference weather data and the power generation result data are read from the reference weather data storage unit 301 and the power generation result data storage unit 306 into the memory.

そして、ステップ402において、太陽位置に関する太陽位置日照補正係数の値に基づいて、発電実績データ選択部304が、発電実績データの選択を行う。たとえば、閾値との比較により、重み係数1または0を発電実績データに設定する。この処理によって影の影響が排除できる。   In step 402, the power generation result data selection unit 304 selects the power generation result data based on the value of the solar position sunshine correction coefficient related to the sun position. For example, the weight coefficient 1 or 0 is set in the power generation result data by comparison with a threshold value. This process can eliminate the influence of shadows.

そののち、ステップ403において、気象状況推定部303が、PVシステム係数と、選択された発電実績データを用いて気象状況(日照値、気温)の推定を行う。PVサイトに気象センサがある場合はC(t),S(t)のデータ、気象センサがない場合はV(t)、I(t)のデータを用いて推定を行う(式(4)、式D3、D4参照)   After that, in step 403, the weather condition estimation unit 303 estimates the weather condition (sunshine value, temperature) using the PV system coefficient and the selected power generation result data. When there is a weather sensor at the PV site, estimation is performed using C (t) and S (t) data, and when there is no weather sensor, V (t) and I (t) data are used (Equation (4), (See formulas D3 and D4)

上記のステップ401〜403は複数サイトに対して実施される。ステップ404において、気象状況空間補正部302は、それぞれのサイトについて推定された気象状況を、空間補正(スムージング処理)する。これにより、センサノイズを排除することが可能になる。   The above steps 401 to 403 are performed for a plurality of sites. In step 404, the weather condition space correction unit 302 performs space correction (smoothing process) on the weather condition estimated for each site. Thereby, sensor noise can be eliminated.

そして、ステップ403で推定された気象状況データ、ステップ404で補正された気象状況データ、および発電実績データを利用して、ステップ405において、パラメータ学習部307が、PVシステム係数、エリア気象環境係数、および、太陽位置日照補正係数を更新する。更新方法は、前述した通りである。   Then, using the weather situation data estimated in step 403, the weather situation data corrected in step 404, and the power generation result data, in step 405, the parameter learning unit 307 performs a PV system coefficient, an area weather environment coefficient, And the solar position sunshine correction coefficient is updated. The update method is as described above.

この更新によりステップ402と403の結果が更新前後で異なる可能性があるので、パラメータ学習部307は、パラメータ(各種係数)の更新量が十分小さいかをステップ406で判定する。まだ更新の余地がある場合には、ステップ402に戻り処理を繰り返す。たとえばすべてのパラメータが、それぞれ前回の値との差分がε未満になったときは収束したと判定する。εはパラメータごとに設定されてもよいし、共通の値が用いられても良い。または、すべてのパラメータではなく、特定のパラメータのみが収束したことをもって、収束したと判定してもよい。   Since there is a possibility that the results of steps 402 and 403 are different before and after the update due to this update, the parameter learning unit 307 determines in step 406 whether the update amount of the parameter (various coefficients) is sufficiently small. If there is still room for updating, the process returns to step 402 to repeat the process. For example, it is determined that all parameters have converged when the difference from the previous value is less than ε. ε may be set for each parameter, or a common value may be used. Alternatively, it may be determined that only certain parameters have converged, not all parameters, and have converged.

パラメータが収束した場合には、ステップ407において、発電予測部311が、各PVシステムについて、それぞれ発電予測を行う。予測された発電量は、ディスプレイ等に出力される。   If the parameters have converged, in step 407, the power generation prediction unit 311 performs power generation prediction for each PV system. The predicted power generation amount is output to a display or the like.

以上、本発明の実施形態により、複数サイトの発電実績データと障害物モデル(太陽位置気象補正係数)を利用してパラメータ推定を行うため、センサのノイズや影の影響などがある場合でも、PVシステムに関して高精度な発電量の長期予測を行うことができる。   As described above, according to the embodiment of the present invention, the parameter estimation is performed using the power generation result data and the obstacle model (solar position weather correction coefficient) of a plurality of sites. Long-term prediction of power generation with high accuracy can be performed for the system.

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

Claims (11)

参照気象サイトで収集された気象状況値を含む参照気象データを格納する参照気象データ格納部と、
前記参照気象サイトと異なる複数のサイトに設置された太陽光発電(PV:Photovoltaic)システムで発電した電力の電流値と電圧値を含む、前記PVシステム毎の発電実績データを格納する発電実績データ格納部と、
前記PVシステムのそれぞれについて、気象状況値から発電量を予測するための係数であるシステム係数を格納するPVシステム係数格納部と、
前記PVシステムのそれぞれについて、前記システム係数と前記発電実績データから前記サイトにおける気象状況を推定することにより、推定気象状況値を得る気象状況推定部と、
各前記PVシステムの設置位置に応じて前記推定気象状況値を補正処理することにより補正気象状況値を得る気象状況空間補正部と、
前記PVシステム毎に、前記補正気象状況値と前記発電実績データに基づいて、前記システム係数を更新するパラメータ学習部と、
前記PVシステム毎に、前記参照気象データと前記システム係数に基づき、発電量予測を行う発電予測部と、
を備えた発電量予測装置。
A reference weather data storage unit for storing reference weather data including weather condition values collected at the reference weather site;
Power generation result data storage for storing the power generation result data for each PV system, including the current value and voltage value of the power generated by the photovoltaic power generation (PV: Photovoltaic) system installed at a plurality of sites different from the reference weather site And
For each of the PV systems, a PV system coefficient storage unit that stores a system coefficient that is a coefficient for predicting a power generation amount from a weather condition value;
For each of the PV systems, by estimating the weather conditions at the site from the system coefficient and the power generation performance data, a weather condition estimation unit that obtains an estimated weather condition value;
A weather condition space correction unit that obtains a corrected weather condition value by correcting the estimated weather condition value according to the installation position of each PV system;
For each PV system, based on the corrected weather condition value and the power generation performance data, a parameter learning unit that updates the system coefficient;
For each PV system, a power generation prediction unit that performs power generation amount prediction based on the reference weather data and the system coefficient,
A power generation amount prediction device equipped with
前記参照気象サイトと、前記複数のサイトを包含する対象サイトとの気象状況の差を表すエリア気象環境係数を格納するエリア気象環境係数格納部とをさらに備え、
前記パラメータ学習部は、前記推定気象状況値と、前記参照気象データの気象状況値との差分に基づき前記エリア気象環境係数を更新し、
前記発電量予測部は、前記エリア気象環境係数をさらに用いて、前記発電量予測を行う
請求項1に記載の発電量予測装置。
An area weather environment coefficient storage unit for storing an area weather environment coefficient representing a difference in weather conditions between the reference weather site and a target site including the plurality of sites;
The parameter learning unit updates the area weather environment coefficient based on the difference between the estimated weather condition value and the weather condition value of the reference weather data,
The power generation amount prediction apparatus according to claim 1, wherein the power generation amount prediction unit further performs the power generation amount prediction using the area weather environment coefficient.
前記発電量予測部は、前記参照気象データと前記エリア環境係数に基づき前記対象エリアの気象状況値をサンプリングし、サンプリングした気象状況値と、前記システム係数に基づき、前記発電量予測を行う
請求項2に記載の発電量予測装置。
The power generation amount prediction unit samples the weather condition value of the target area based on the reference weather data and the area environment coefficient, and performs the power generation amount prediction based on the sampled weather condition value and the system coefficient. The power generation amount prediction apparatus according to 2.
前記PVシステム毎に、日時に関連づけられた日照補正係数を格納する補正係数格納部を備え、
前記気象状況値は、日照値を含み、
前記パラメータ学習部は、前記PVシステム毎に、前記補正気象状況値を前記日照補正係数で補正した値と、前記推定気象状況値との差分を最小にするように、前記日照補正係数を更新し、
前記発電量予測部は、前記日照補正係数をさらに用いて前記発電量予測を行う
請求項1ないし3のいずれか一項に記載の発電量予測装置。
For each PV system, a correction coefficient storage unit that stores a sunshine correction coefficient associated with the date and time,
The weather condition value includes a sunshine value,
The parameter learning unit updates the sunlight correction coefficient for each PV system so as to minimize a difference between the corrected weather condition value corrected by the sunlight correction coefficient and the estimated weather condition value. ,
The power generation amount prediction device according to any one of claims 1 to 3, wherein the power generation amount prediction unit performs the power generation amount prediction by further using the sunshine correction coefficient.
前記発電量予測部は、前記参照気象データに基づき気象状況値をサンプリングし、サンプリングした気象状況値を前記日照補正係数に応じて補正し、補正した気象状況値と、前記システム係数に基づき、前記発電量予測を行う
請求項4に記載の発電量予測装置。
The power generation amount prediction unit samples the weather condition value based on the reference weather data, corrects the sampled weather condition value according to the sunshine correction coefficient, and corrects the weather condition value based on the system coefficient. The power generation amount prediction apparatus according to claim 4, wherein power generation amount prediction is performed.
前記日時から太陽の位置を計算する太陽位置算出部をさらに備え、
前記日照補正係数は、太陽の位置に関連づけられている
請求項4または5に記載の発電量予測装置。
A solar position calculator for calculating the position of the sun from the date and time;
The power generation amount prediction device according to claim 4, wherein the sunshine correction coefficient is associated with a position of the sun.
前記発電実績データ格納部内の発電実績データの中から前記日照補正係数の値に応じた重みに基づき発電実績データを選択する発電実績データ選択部をさらに備え、
前記パラメータ学習部は、前記発電実績データ選択部により選択された発電実績データを用いて前記システム係数を更新する
請求項4ないし6のいずれか一項に記載の発電量予測装置。
A power generation result data selection unit for selecting the power generation result data based on the weight according to the value of the sunshine correction coefficient from the power generation result data in the power generation result data storage unit;
The power generation amount prediction apparatus according to any one of claims 4 to 6, wherein the parameter learning unit updates the system coefficient using the power generation result data selected by the power generation result data selection unit.
前記パラメータ学習部は、前記推定気象状況値を前記補正気象状況値で除算することにより前記日照補正係数を更新する
請求項4ないし7のいずれか一項に記載の発電量予測装置。
The power generation amount prediction apparatus according to any one of claims 4 to 7, wherein the parameter learning unit updates the sunshine correction coefficient by dividing the estimated weather situation value by the corrected weather situation value.
前記気象状況値は、日照値と気温とを含む
請求項1ないし8のいずれか一項に記載の発電量予測装置。
The power generation amount prediction apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the weather condition value includes a sunshine value and an air temperature.
前記気象状況空間補正部は、単純平均、空間移動平均、空間メジアンまたはマルコフ確率場に基づき前記補正処理を行う
請求項1ないし9のいずれか一項に記載の発電量予測装置。
The power generation amount prediction apparatus according to any one of claims 1 to 9, wherein the weather situation space correction unit performs the correction processing based on a simple average, a spatial moving average, a spatial median, or a Markov random field.
参照気象サイトで収集された気象状況値を含む参照気象データを格納する参照気象データ格納部からデータを読み出すステップと、
前記参照気象サイトと異なる複数のサイトに設置された太陽光発電(PV:Photovoltaic)システムで発電した電力の電流値と電圧値を含む、前記PVシステム毎の発電実績データを格納する発電実績データ格納部からデータを読み出すステップと、
前記PVシステムのそれぞれについて、気象状況値から発電量を予測するための係数であるシステム係数を格納するPVシステム係数格納部からデータを読み出すステップと、
前記PVシステムのそれぞれについて、前記システム係数と前記発電実績データから前記サイトにおける気象状況を推定することにより、推定気象状況値を得る気象状況推定ステップと、
前記PVシステム毎の前記推定気象状況値を、各前記PVシステムの設置位置に応じて補正処理することにより補正気象状況値を得る気象状況空間補正ステップと、
前記PVシステム毎に、前記補正気象状況値と前記発電実績データに基づいて、前記システム係数を更新するパラメータ学習ステップと、
前記PVシステム毎に、前記参照気象データと前記システム係数に基づき、発電量予測を行う発電予測ステップ
をコンピュータが実行する発電量予測方法。
Reading data from a reference weather data storage that stores reference weather data including weather situation values collected at a reference weather site;
Power generation result data storage for storing the power generation result data for each PV system, including the current value and voltage value of the power generated by the photovoltaic power generation (PV: Photovoltaic) system installed at a plurality of sites different from the reference weather site Reading data from the unit;
For each of the PV systems, reading data from a PV system coefficient storage unit that stores a system coefficient that is a coefficient for predicting a power generation amount from a weather condition value;
For each of the PV systems, a weather condition estimation step for obtaining an estimated weather condition value by estimating the weather condition at the site from the system coefficient and the power generation result data;
A weather condition space correction step for obtaining a corrected weather condition value by correcting the estimated weather condition value for each PV system according to the installation position of each PV system;
For each PV system, a parameter learning step for updating the system coefficient based on the corrected weather condition value and the power generation result data;
A power generation amount prediction method in which a computer executes a power generation prediction step of performing power generation amount prediction based on the reference weather data and the system coefficient for each PV system.
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